【设计模式】工厂模式

基本介绍

1. 工厂模式的意义就是将实例化对象的代码提取出来，放到一个类中统一管理和维护，达到和主项目的依赖关系的解耦。从而提高项目的扩展和维护性

2. 三种工厂模式（简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式）

3. 设计模式的依赖抽象原则

4. 创建对象实例时，不要直接 new 类，而是把这个 new 类的动作放在一个工厂的方法中，并返回。有的书上说，变量不要直接持有具体类的引用

5. 不要让类继承具体类，而是继承抽象类或者是实现 interface（接口）

6. 不要覆盖基类中已经实现的方法

简单工厂模式　

1. 简单工厂模式是属于创建型模式，是工厂模式的一种。简单工厂模式是由一个工厂对象决定创建出哪一种产品类的实例。简单工厂模式是工厂模式家族中最简单实用的模式

2. 简单工厂模式：定义了一个创建对象的类，由这个类来封装实例化对象的行为（代码）

3. 在软件开发中，当我们会用到大量的创建某种、某类或者某批对象时，就会使用到工厂模式

工厂方法模式

　　工厂方法模式定义了一个创建对象的抽象方法，由子类决定要实例化的类。工厂方法模式将对象的实例化推迟到子类。这满足创建型模式中所要求的“创建与使用相分离”的特点。

　　我们把被创建的对象称为“产品”，把创建“产品”的对象称为“工厂”。如果要创建的“产品”不多，只要一个工厂类就可以完成，这种模式叫“简单工厂模式”，它不属于 GoF 的 23 种经典设计模式，它的缺点是增加新“产品”时会违背“开闭原则”。

　　“工厂方法模式”是对简单工厂模式的进一步抽象化，其好处是可以使系统在不修改原来代码的情况下引进新的产品，即满足开闭原则。

　　工厂方法模式的主要优点：

• 用户只需要知道具体工厂的名称就可得到所要的产品，无须知道产品的具体创建过程；

• 在系统增加新的产品时只需要添加具体产品类和对应的具体工厂类，无须对原工厂进行任何修改，满足开闭原则；

　　其缺点是：每增加一个产品就要增加一个具体产品类和一个对应的具体工厂类，这增加了系统的复杂度。

模式的结构与实现

工厂方法模式的主要角色如下：

1. 模式的结构

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，调用者通过它访问具体工厂的工厂方法 newProduct() 来创建产品

2. 具体工厂（ConcreteFactory）：主要是实现抽象工厂中的抽象方法，完成具体产品的创建

3. 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能 

4. 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间一一对应

　　

2. 模式的实现

package FactoryMethod;
 
public class AbstractFactoryTest {
 
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Product a;
            AbstractFactory af;
            af = (AbstractFactory) ReadXML1.getObject();
            a = af.newProduct();
            a.show();
        } catch(Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        }
    }
}
 
// 抽象产品：提供了产品的接口
interface Product {
 
    public void show();
}
 
// 具体产品1：实现抽象产品中的抽象方法
class ConcreteProduct1 implements Product {
 
    public void show() {
        System.out.println("具体产品1显示...");
    }
}
 
// 具体产品2：实现抽象产品中的抽象方法
class ConcreteProduct2 implements Product {
 
    public void show() {
        System.out.println("具体产品2显示...");
    }
}
 
// 抽象工厂：提供了厂品的生成方法
interface AbstractFactory {
 
    public Product newProduct();
}
 
// 具体工厂1：实现了厂品的生成方法
class ConcreteFactory1 implements AbstractFactory {
 
    public Product newProduct() {
        System.out.println("具体工厂1生成-->具体产品1...");
        return new ConcreteProduct1();
    }
}
 
// 具体工厂2：实现了厂品的生成方法
class ConcreteFactory2 implements AbstractFactory {
 
    public Product newProduct() {
        System.out.println("具体工厂2生成-->具体产品2...");
        return new ConcreteProduct2();
    }
}

package FactoryMethod;
import javax.xml.parsers.*;
import org.w3c.dom.*;
import java.io.*;
 
class ReadXML1 {
 
    // 该方法用于从XML配置文件中提取具体类类名，并返回一个实例对象
    public static Object getObject() {
        try {
                // 创建文档对象
                DocumentBuilderFactory dFactory = DocumentBuilderFactory.newInstance();
                DocumentBuilder builder = dFactory.newDocumentBuilder();
                Document doc;                           
                doc=builder.parse(new File("src/FactoryMethod/config1.xml"));        
                // 获取包含类名的文本节点
                NodeList nl = doc.getElementsByTagName("className");
                Node classNode = nl.item(0).getFirstChild();
                String cName = "FactoryMethod." + classNode.getNodeValue();
                // 通过类名生成实例对象并将其返回
                Class<?> c = Class.forName(cName);
                Object obj = c.newInstance();
                return obj;
         } catch(Exception e) {
                e.printStackTrace();
                return null;
         }
    }
}

　　程序运行结果如下：

1. 具体工厂1生成-->具体产品1...
2. 具体产品1显示...

　　如果将 XML 配置文件中的 ConcreteFactory1 改为 ConcreteFactory2，则程序运行结果如下：

1. 具体工厂2生成-->具体产品2...
2. 具体产品2显示..

模式的应用场景　　

1. 客户只知道创建产品的工厂名，而不知道具体的产品名。如 TCL 电视工厂、海信电视工厂等

2. 创建对象的任务由多个具体子工厂中的某一个完成，而抽象工厂只提供创建产品的接口

3. 客户不关心创建产品的细节，只关心产品的品牌

　　前面介绍的工厂方法模式中考虑的是一类产品的生产，如畜牧场只养动物、电视机厂只生产电视机、计算机软件学院只培养计算机软件专业的学生等。

　　同种类称为同等级，也就是说：工厂方法模式只考虑生产同等级的产品，但是在现实生活中许多工厂是综合型的工厂，能生产多等级（种类） 的产品，如农场里既养动物又种植物，电器厂既生产电视机又生产洗衣机或空调，大学既有软件专业又有生物专业等。

抽象工厂模式

1. 抽象工厂模式：是一种为访问类提供一个创建一组相关或相互依赖对象的接口，且访问类无须指定所要产品的具体类就能得到同族的不同等级的产品的模式结构

2. 工厂方法模式只生产一个等级的产品，而抽象工厂模式可生产多个等级的产品

3. 从设计层面看，抽象工厂模式就是对工厂方法模式的改进（或者称为进一步的抽象）

4. 抽象工厂模式将考虑多等级产品的生产，将同一个具体工厂所生产的位于不同等级的一组产品称为一个产品族

　　图 1 所示的是海尔工厂和 TCL 工厂所生产的电视机与空调对应的关系图：

　　

　　使用抽象工厂模式一般要满足以下条件：

1. 系统中有多个产品族，每个具体工厂创建同一族但属于不同等级结构的产品

2. 系统一次只可能消费其中某一族产品，即同族的产品一起使用

　　抽象工厂模式除了具有工厂方法模式的优点外，其他主要优点如下：　　

1. 可以在类的内部对产品族中相关联的多等级产品共同管理，而不必专门引入多个新的类来进行管理

2. 当增加一个新的产品族时不需要修改原代码，满足开闭原则

　　其缺点是：当产品族中需要增加一个新的产品时，所有的工厂类都需要进行修改

模式的结构

　　抽象工厂模式同工厂方法模式一样，也是由抽象工厂、具体工厂、抽象产品和具体产品等 4 个要素构成，但抽象工厂中方法个数不同，抽象产品的个数也不同。现在我们来分析其基本结构和实现方法。

1. 抽象工厂（Abstract Factory）：提供了创建产品的接口，它包含多个创建产品的方法 newProduct()，可以创建多个不同等级的产品

2. 具体工厂（Concrete Factory）：主要是实现抽象工厂中的多个抽象方法，完成具体产品的创建

3. 抽象产品（Product）：定义了产品的规范，描述了产品的主要特性和功能，抽象工厂模式有多个抽象产品

4. 具体产品（ConcreteProduct）：实现了抽象产品角色所定义的接口，由具体工厂来创建，它同具体工厂之间是多对一的关系

　　

模式的应用场景

　　抽象工厂模式最早的应用是用于创建属于不同操作系统的视窗构件。如 java 的 AWT 中的 Button 和 Text 等构件在 Windows 和 UNIX 中的本地实现是不同的。

　　抽象工厂模式通常适用于以下场景：

1. 当需要创建的对象是一系列相互关联或相互依赖的产品族时，如电器工厂中的电视机、洗衣机、空调等

2. 系统中有多个产品族，但每次只使用其中的某一族产品。如有人只喜欢穿某一个品牌的衣服和鞋

3. 系统中提供了产品的类库，且所有产品的接口相同，客户端不依赖产品实例的创建细节和内部结构

模式的扩展

　　抽象工厂模式的扩展有一定的“开闭原则”倾斜性：　　

1. 当增加一个新的产品族时只需增加一个新的具体工厂，不需要修改原代码，满足开闭原则

2. 当产品族中需要增加一个新种类的产品时，则所有的工厂类都需要进行修改，不满足开闭原则

 　　另一方面，当系统中只存在一个等级结构的产品时，抽象工厂模式将退化到工厂方法模式。

个人总结

　　用我理解的方式解释一遍简单工厂模式、工厂方法模式、抽象工厂模式：

　　（首先，简单工厂模式）我有一个祖传秘方，吃了能让人智商提高100%。我能用这个祖传秘方生产脑白金和生命一号这两个产品，顾客想要脑白金我就生产脑白金，顾客想要生命一号我就生产生命一号，顾客要啥我就生产啥。（接着，工厂方法模式）后来，我发现这样赚钱效率有点低。因为我生产脑白金就不能生产生命一号，生产生命一号就不能生产脑白金。于是我找了两个代理工厂，让这两个代理工厂分别根据我的祖传秘方生产脑白金和生命一号。顾客想买脑白金就去代理工厂一厂，想买生命一号就去代理工厂二厂。（最后，抽象工厂模式）再后来，由于我把赚到的钱都投入到了研发中，我又根据祖传秘方研制出了脑黄金和生命二号。我把脑黄金交给代理工厂一厂生产，把生命二号给代理工厂二厂生产。顾客想买脑白金和脑黄金就去代理工厂一厂，想买生命一号和生命二号就去代理工厂二厂。我的钱就越赚越多，又研制出黄金搭档和钻石搭档，于是又找了代理工厂三厂。钱生钱，利滚利，最后我当上董事长，出任CEO，迎娶白富美，走上人生巅峰！

　　上文中：我代表抽象工厂，祖传秘方代表抽象产品，代理工厂一二三厂代表具体工厂，脑白金等产品代表具体产品。

工厂模式在 JDK-Calendar 应用的源码分析

　　JDK 中的 Calendar 类中，就使用了简单工厂模式

package com.atguigu.jdk; 
import java.util.Calendar; 
 
public class Factory {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        // getInstance 是 Calendar 静态方法 
        Calendar cal = Calendar.getInstance();
        // 注意月份下标从 0 开始，所以取月份要+1 
        System.out.println("年:" + cal.get(Calendar.YEAR)); 
        System.out.println("月:" + (cal.get(Calendar.MONTH) + 1)); 
        System.out.println("日:" + cal.get(Calendar.DAY_OF_MONTH)); 
        System.out.println("时:" + cal.get(Calendar.HOUR_OF_DAY)); 
        System.out.println("分:" + cal.get(Calendar.MINUTE)); 
        System.out.println("秒:" + cal.get(Calendar.SECOND));
    } 
}

　　Calendar类中getInstance()方法

public static Calendar getInstance() {
    return createCalendar(TimeZone.getDefault(),Locale.getDefault(Locale.Category.FORMAT)); 
}

　　Calendar类中createCalendar()方法　　

// 根据 TimeZone, Locale 创建对应的实例
private static Calendar createCalendar(TimeZone zone,Locale aLocale) {
    CalendarProvider provider = LocaleProviderAdapter.getAdapter(CalendarProvider.class, aLocale).getCalendarProvider();
    if (provider != null) { 
        try {
                return provider.getInstance(zone, aLocale); 
        } catch (IllegalArgumentException iae) {
 
        }
    }
    Calendar cal = null;
    if (aLocale.hasExtensions()) {
        String caltype = aLocale.getUnicodeLocaleType("ca"); 
        if (caltype != null) {
            switch (caltype) {
                case "buddhist":
                    cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
                    break;
                case "japanese":
                    cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
                    break; case "gregory":
                    cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale);
                    break; 
            }
        } 
    }
    if (cal == null) {
        // If no known calendar type is explicitly specified,
        // perform the traditional way to create a Calendar:
        // create a BuddhistCalendar for th_TH locale,
        // a JapaneseImperialCalendar for ja_JP_JP locale, or
        // a GregorianCalendar for any other locales.
        // NOTE: The language, country and variant strings are interned.
        if (aLocale.getLanguage() == "th" && aLocale.getCountry() == "TH") {
            cal = new BuddhistCalendar(zone, aLocale);
        } else if (aLocale.getVariant() == "JP" && aLocale.getLanguage() == "ja" && aLocale.getCountry() == "JP") {
            cal = new JapaneseImperialCalendar(zone, aLocale);
        } else {
            cal = new GregorianCalendar(zone, aLocale); 
        }
    }
    return cal; 
}

原文链接：https://blog.csdn.net/qq784515681/article/details/105457510